新舊工藝對(duì)比卵石層地質(zhì)鉆探。
鉆探卵石的工藝。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆探，鉆入8至9米范圍內(nèi)鉆機(jī)跳動(dòng)劇烈，嚴(yán)重漏水。根據(jù)核心采集情況，底層為卵石。由于傳統(tǒng)鉆井工藝的核心采集質(zhì)量較差，因此無(wú)法準(zhǔn)確判斷該層的特性結(jié)構(gòu)及其工程地質(zhì)條件。因此，試用金剛石鉆進(jìn)入并與植物膠進(jìn)行比較施工。因此，核心采集的質(zhì)量取得了顯著的效果。本文通過(guò)新舊工藝的比較，對(duì)卵石地層的鉆孔施工過(guò)程進(jìn)行了探討。
1.卵石層的結(jié)構(gòu)特征。
根據(jù)填充物的不同，卵石層可分為砂卵石和泥卵石。砂卵石是一種局部架空層，具有較強(qiáng)的滲透性、嚴(yán)重的泄漏、堅(jiān)硬的紋理和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。松散和軟硬不均勻，顆粒級(jí)不規(guī)則，很難取出核心和取樣。傳統(tǒng)的鉆孔只能取出一些大粒度的卵石，細(xì)顆粒被沖洗液沖走，因此很難確定其結(jié)構(gòu)和顆粒級(jí)配結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。泥漿卵石質(zhì)地堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對(duì)于砂卵石層較輕，但容易出現(xiàn)龜泵現(xiàn)象。同時(shí)，由于鉆具中巖芯的旋轉(zhuǎn)碰撞和沖洗液的作用，芯效果仍難以保證。
2.如何鉆入卵石層。
2.1常規(guī)鉆探方法及特點(diǎn)。
目前，通常采用常規(guī)鉆孔方法，如金剛石鉆孔、清水沖洗、管道擴(kuò)孔和泥漿循環(huán)，以及回轉(zhuǎn)鉆孔、干鉆、跟管、沖擊和鋼絲鉆頭。
鉆機(jī)負(fù)荷大孔內(nèi)事故多、鉆進(jìn)效率低、取芯質(zhì)量差是這些鉆進(jìn)卵石層的缺點(diǎn)。
2.2金剛石鉆具采用植物膠沖洗液鉆進(jìn)的方法和特性。
為了滿(mǎn)足各種硬、脆、碎的地層鉆探的要求，我們專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一系列具有植物膠沖洗液的單動(dòng)雙管金剛石鉆具鉆孔新技術(shù)。這也是目前在這種層鉆取芯更先進(jìn)的方法。該方法采用植物膠水金剛石作為鉆孔工具。
回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進(jìn)效率高、取芯質(zhì)量好、排沙、巖粉攜帶能力強(qiáng)是這一工藝的主要特點(diǎn)。
3.金剛石鉆具結(jié)構(gòu)的植物膠性能。
3.1鉆入植物膠的性能。
(1)具有減振成膜作用的粘彈減阻。
(2)可提升低固相泥漿沖洗液的黏度，減少失水量，提升泥漿流變性，提升泥漿的穩(wěn)定性和護(hù)壁防坍塌。
(3)在不影響泵吸性能、不增加泵壓的情況下，將植物膠按比例參加純堿后，可以配制高粘度的沖洗液。
(4)具有良好的造漿性能，同時(shí)具有良好的潤(rùn)滑性能和流動(dòng)性能。
3.2金剛石鉆具結(jié)構(gòu)。
金剛鉆結(jié)構(gòu)為單動(dòng)雙管，分為導(dǎo)正除砂機(jī)構(gòu)、單向閥機(jī)構(gòu)、雙管單動(dòng)機(jī)構(gòu)和內(nèi)管機(jī)構(gòu)。
4.卵石地層鉆入植物膠沖洗液的比例。
(1)卵石地層的膠粉(與水的重量比)1.5%-3%
5%碳酸鈉(，碳酸鈉5%
(2)泥卵石層(與水的重量比)1%-1.5%。
cmc0.1%-0.2%碳酸鈉5%(與膠干粉相比)
5.工藝工藝。
5.1選擇和使用鉆頭。
Hrc45-55金剛石鉆頭適合鉆入卵石層，或者濃度為100%，根據(jù)卵石母巖的相應(yīng)選擇
5.2鉆入技術(shù)參數(shù)。
①鉆孔壓力在卵石地層中鉆孔，鉆孔壓力不應(yīng)太大，如果鉆桿容易彎曲，鉆桿不穩(wěn)定，跳躍大，巖芯容易堵塞。影響鉆孔效率，總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔壓力范圍的經(jīng)驗(yàn)；5-8kn。
②在轉(zhuǎn)速鉆孔過(guò)程中，轉(zhuǎn)速會(huì)影響鉆孔效率和取芯質(zhì)量。高速鉆桿繞組越小，鉆桿越穩(wěn)定，進(jìn)口越快，鉆頭的研磨時(shí)間越短，采芯質(zhì)量越好。高速、參數(shù)范圍、500-850r/min應(yīng)在可能條件下使用。
③泵量影響取芯質(zhì)量的關(guān)鍵因素是泵量的大小。為了減少?zèng)_洗液對(duì)巖芯的沖刷，提高取芯質(zhì)量，在保持鉆孔的條件下，應(yīng)盡量選擇小泵量。如果地層相對(duì)密集，可以實(shí)時(shí)適當(dāng)增加泵量。一般來(lái)說(shuō)，可以選擇25-40l/min。
④使用沖洗液鉆進(jìn)，一般0.5mpa左右，因?yàn)槟酀{5mpa左右，因?yàn)槟酀{具有粘彈性和減振作用，潤(rùn)滑性和滑動(dòng)性較好。
5.3鉆進(jìn)操作技術(shù)。
①以不塌孔為原則，開(kāi)孔應(yīng)下入適當(dāng)?shù)奶坠堋?br /> ②在鉆具下進(jìn)入孔內(nèi)時(shí)，先用低壓慢速將鉆頭清空至末端。如果孔內(nèi)阻力大，不能強(qiáng)行打開(kāi)高速，孔內(nèi)鉆頭阻力不大時(shí)，可轉(zhuǎn)入正常鉆頭。
③不得隨意更改鉆入?yún)?shù)，也不得提起鉆具，防止巖芯堵塞。
④如果處理無(wú)效，可以在發(fā)現(xiàn)巖芯堵塞時(shí)適當(dāng)提起鉆具。
⑤砂卵石粒徑小，如果地層松散，取芯困難，應(yīng)減少泵量。
如果鉆孔速度突然加快，砂卵石鉆入可能是在不改變鉆入?yún)?shù)的情況下鉆入砂層或小粒徑礫石層，但要盡量減少泵量。
⑦為了保證巖芯的采用，好在鉆孔穿孔后鉆入薄砂層和泥漿層，鉆孔前鉆入10cm以上的卵石層。如果砂層較厚，如果一次鉆不磨損，則應(yīng)停止泵干鉆10cm以上，以防止巖芯脫落。
⑧鉆孔時(shí)應(yīng)仔細(xì)操作，并經(jīng)常觀(guān)察供水系統(tǒng)是否通暢，水泵是否正常運(yùn)行。防止在孔內(nèi)沒(méi)有返漿時(shí)斷漿。如果發(fā)現(xiàn)泵的壓力突然增加，應(yīng)立即提起鉆頭進(jìn)行檢查，以防止燒傷。
在重要孔段鉆取樣品時(shí)，應(yīng)緩慢起吊，在擰卸鉆桿時(shí)應(yīng)穩(wěn)定，防止巖芯脫落，在拆卸時(shí)應(yīng)拆卸鉆頭，然后輕輕將巖芯倒出。
5.4鉆進(jìn)效果評(píng)估。
與常規(guī)方法相比，金剛石單動(dòng)雙管鉆具與植物膠沖洗液一起鉆入砂卵石層，有幾個(gè)突出點(diǎn)；
(1)植物膠沖洗液具有良好的流動(dòng)性，具有較強(qiáng)的巖粉攜帶能力，孔底清潔，進(jìn)口快，鉆孔質(zhì)量好。
（2）植物膠沖洗液具有良好的潤(rùn)滑性能，降低鉆具的旋轉(zhuǎn)阻力，提高鉆孔效率。減少管道磨損，降低成本，提高鉆井效率，縮短勘探周期。
(3)取芯質(zhì)量好，能保持巖樣原狀結(jié)構(gòu)，能有效、準(zhǔn)確地確定地質(zhì)特征。